-
Die Erfindung betrifft ein überdrucksicherheitsventil mit einem Kniegelenk,
dessen einer Arm über einen Stößel mit dem Verschlußstück und dessen anderer Arm
mit einer Steuerfeder in Verbindung steht, sowie einem senkrecht zur Öffnungsrichtung
des Verschlußstücks verschiebbaren Steuerkolben, der an der Knickstelle des in der
Ventilschließstellung eingeknickten Kniegelenks angreift, durch den Druck des abzusichernden
Systems beaufschlagt ist und das Kniegelenk bei überschreitung des einstellbaren
Öffnungsdruckes gegen die Kraft der Steuerfeder über die Mittelstellung hinaus nach
der anderen Seite zur Freigabe des Verschlußstücks ausknickt.
-
Es ist ein überdrucksicherheitsventil (deutsche Patentschrift 858
919) bekannt, das zur Erzielung einer sicheren Abdichtung bzw. eines flatterfreien
Arbeitens im Bereich des Ansprechdruckes mit einem Kniegelenk versehen ist, welches
zwischen dem Verschlußstück des Ventils und einer Steuerfeder eingebaut ist und
an dessen Knickstelle ein durch den Druck des abzusichernden Systems beaufschlagter
Steuerkolben angreift. Bei geschlossenem Ventil ist das Kniegelenk schwach ausgeknickt,
und die Steuerfeder übt über das Kniegelenk auf das Verschlußstück für die Ventilöffnung
einen Druck aus, so daß dieses auf seinen Sitz gepreßt wird. Wird der Ventilöffnungsdruck
überschritten, so bewegt der Steuerkolben das Kniegelenk über seine Mittelstellung
hinaus und knickt es nach der Gegenseite aus, wodurch das Verschlußstück die Ventilöffnung
schlagartig freigibt. In der geschlossenen Stellung des Ventils erzeugt also die
Steuerfeder den Schließdruck, wobei das schwach ausgeknickte Kniegelenk gegen den
Steuerkolben gehalten ist, dessen Bewegung nach der einen Seite durch einen Anschlag
begrenzt ist. Wenn nun der Druck des abzusichernden Systems auf den Ventilöffnungsdruck
ansteigt und die Verbindung zwischen dem System und dem Steuerkolben aus irgendeinem
Grund teilweise oder ganz blockiert ist, z. B. durch die Verunreinigungen im Druckmedium,
so daß der Steuerkolben das Kniegelenk nicht nach der Gegenseite auszuknicken vermag,
muß der Druck des abzusichernden Systems die Kraft der Steuerfeder überwinden, um
das Verschlußstück von der Ventilöffnung abzuheben. Dabei kann der abzusichernde
Druck jedoch gefährlich hoch ansteigen, und die eingangs erwähnten Vorteile des
Ventils gehen verloren.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überdrucksicherheitsventil
zu schaffen, das die obigen Nachteile vermeidet und bei überschreitung des Ventilöffnungsdrucks
auch dann zuverlässig öffnet, wenn die Verbindung zwischen dem abzusichernden System
und dem Steuerkolben blockiert und der den Steuerkolben beaufschlagende Druck zu
schwach ist, um ein Ausknicken des Kniegelenks nach der Gegenseite zwecks Öffnung
des Ventils zu bewirken.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen
dem Kniegelenk und dem Verschlußstück eine zusätzliche Druckfeder angeordnet ist,
die sich einseitig am Gehäuse abstützt und das Verschlußstück in Schließrichtung
beaufschlagt, daß ein hubbegrenzender Anschlag für die Steuerfeder vorgesehen ist
und daß der Hub des Steuerkolbens so groß bemessen ist, daß ein weiteres unbehindertes
Ausknicken des Kniegelenks über seine der Schießstellung des Verschlußstücks entsprehecnde
Neutralstellung hinaus möglich ist. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung erzeugt
die Ventilschließkraft normalerweise die zusätzliche, das Verschlußstück in Schließrichtung
beaufschlagende Druckfeder. Erst wenn der Öffnungsdruck des Ventils nahezu erreicht
und das Kniegelenk durch den Steuerkolben gegen seine Mittelstellung hin bewegt
wird, addiert sich zur Kraft der zusätzlichen Druckfeder die Kraft der Steuerfeder
hinzu. Wenn das Kniegelenk durch den Steuerkolben über seine Mittelstellung hinaus
nach der anderen Seite ausgeknickt ist, wird auch hier die Ventilöffnung durch das
Verschlußstüek schlagartig freigegeben. Wird die Verbindung zwischen dem abzusichernden
System und dem Steuerkolben teilweise oder ganz blockiert und dadurch der Betätigungsdruck
für den Steuerkolben zu schwach, um beim Erreichen des öffnungsdruckes das Kniegelenk
nach der anderen Seite auszuknicken, so braucht der Druck des abzusichernden Systems
lediglich die Kraft der zusätzlichen Druckfeder zu überwinden und nicht auch die
Kraft der Steuerfeder. Der Steuerkolben läßt in einem solchen Fall ein weiteres
Ausknicken des Kniegelenks über seine der Schließstellung des Verschlußstücks entsprechende
Neutralstellung hinaus zu, da er einen entsprechend großen Bewegungsspielraum besitzt.
Dadurch ist jegliche Blockierung des Kniegelenks durch den Steuerkolben vermieden,
wenn der Betätigungsdruck für den Steuerkolben aus irgendeinem Grund stark abfällt
und gleichzeitig der öffnungsdruck des Ventils erreicht wird.
-
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind vorteilhaft die Steuerfeder
und die Druckfeder koaxial hintereinander in Bewegungsrichtung des Verschlußstückes
angeordnet, wobei das Kniegelenk zwischen den beiden Federn vorgesehen ist, und
die Druckfeder stützt sich auf einer am Stößel befestigten Scheibe ab. Es zeigt
F i g.1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform des überdrucksicherheitsventils
gemäß der Erfindung und F i g. 2 einen Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform
des überdrucksicherheitsventils gemäß der Erfindung.
-
Aus der F i g.1 geht hervor, daß eine Wand eines Druckkessels 7 mit
einem Auslaßstutzen 10 versehen ist, der sich von dem Kessel nach oben erstreckt.
Dieser Stutzen 10 wird von dem Unterteil 8 eines überdrucksicherheitsventils umschlossen,
das eine Auslaßöffnung 9 aufweist.
-
Der Auslaßstutzen 10 ist durch ein Verschlußstück 11 verschließbar,
das von einem Aufnahmeteil 12 getragen wird, das wiederum an einem Ventilstößel
13 befestigt ist. Der Auslaßstutzen 10 des Kessels 7 ragt in die Auslaßöffnung 9
hinein und bildet mit dieser eine Anschlußverbindung.
-
Der Ventilstößel 13 verläuft durch das über ihm liegende überdrucksicherheitsventil
nach oben. Die Federkammer 14 für eine Druckfeder 17 ist von der Ventilkammer durch
eine Scheibe 16 getrennt, die gleichzeitig für den Ventilstößel 13 ein Lager bildet.
Die Druckfeder 17, die den Stößel 13 umgibt, ist in der Kammer 14 untergebracht
und liegt unten auf der Scheibe 18 auf, die wiederum am Ventilstößel befestigt ist.
Das obere Ende der Druckfeder 17 drückt gegen die Unterseite einer Scheibe 19, die
konzentrisch zu dem Ventilstößel 13 angeordnet ist und auf diesem verschiebbar
sitzt. Diese Scheibe 19 steht an ihrer oberen Fläche mit einer Gewindehülse
20
in einer Kammer 15 in Anlage. Die Gewindehülse 20 ist in die Oberseite der Federkammer
14 eingeschraubt, so daß der abwärts gerichtete Druck der Feder 17 auf die Scheibe
18 und folglich auch auf das Verschlußstück 11 durch Drehen der Gewindehülse 20
beeinflußt werden kann. Dadurch läßt sich die Druckfeder 17 einstellen.
-
Eine Steuervorrichtung wird von einem Gehäuse 21 über der Kammer 15
getragen. Diese Steuervorrichtung weist ein Kniegelenk auf, das einen unteren Arm
22 und einen oberen Arm 24 besitzt, die durch einen Bolzen 23 beweglich miteinander
verbunden sind. Der untere Arm 22 ist mit einer Stange 25 verbunden, die in einem
Lager 25 a vertikal gleitet und so angeordnet ist, daß sie in Anlage mit dem Ventilstößel13
bringbar bzw. auf diesen auflegbar ist. Der obere Arm 24 des Kniegelenks ist an
einem Kopf 25 b einer vertikalen Stange 26 schwenkbar befestigt, die in einer Kammer
27 verschiebbar sitzt, die wiederum konzentrisch über dem Gehäuse 21 angeordnet
ist. Innerhalb dieser Kammer 27 befindet sich eine Steuerfeder 28, die durch eine
Gewindebuchse 29 zusammengedrückt wird, die ihrerseits in den oberen Teil der Kammer
27 eingeschraubt ist. Diese Steuerfeder 28 liegt auf dem Kopf 25 b auf und
drückt diesen gegen einen nach innen gezogenen Anschlag 30 am Boden der Kammer 27.
Die Gewindebuchse 29 ist verstellbar und ermöglicht eine Einstellung des Druckes,
der von der Steuerfeder 28 ausgeübt wird, und folglich auch die Einstellung der
Kraft, die zum Zurückhalten der Stange 26 erforderlich ist, wenn das Kniegelenk
in seine Mittelstellung übergeführt wird. Die Kammer 27 ist in das Gehäuse 21 eingeschraubt,
um den Winkel zwischen den Kniegelenkarmen 22 und 24 einzustellen.
-
In horizontaler Lage zu der Knickstelle bzw. dem Bolzen 23 des Kniegelenks
befindet sich ein horizontaler Steuerkolben 40, der in einem Zylinder 41 verschiebbar
sitzt. Dieser Zylinder ist an seinem anderen Ende verschlossen, abgesehen von einer
Leitungseinführung 33, die von dem Druckkessel 7 hochgeführt ist. Dieser Steuerkolben
40 hat einen solchen Durchmesser und eine solche Länge, daß, wenn der Druck innerhalb
des Kessels auf einen Punkt ansteigt, der etwas unterhalb des vorbestimmten Maximaldruckes
liegt, der Steuerkolben 40 in Anlage mit dem Bolzen 23 des Kniegelenks kommt, wobei
er das Kniegelenk zu strecken sucht, wenn der Druck weiter ansteigt. Hierzu hebt
das Kniegelenk den Kopf 25 b von seinem Sitz oder Anschlag 30 ab und drückt die
Steuerfeder 28 zusammen, wobei die Kraft der Steuerfeder 28 auf das Kniegeluk übertragen
wird. Folglich wirkt diese Kraft über das Kniegelenk als zusätzliche Kraft auf das
Verschlußstück 11 ein. Es wird bemerkt, daß im Betrieb diese zusätzliche Kraft oder
Beaufschlagung des Verschlußstücks 11 bei dem Druckwert auftritt, bei dem ohne die
zusätzliche Beaufschlagung das Ventil zum »Flattern« oder periodischen Öffnen neigen
könnte. Die Teile sind jedoch so bemessen, daß, wenn der Druck auf den vorbestimmten
maximalen Wert ansteigt, das Kniegelenk durchgeknickt und die gesamte zusätzliche
Belastung oder Beaufschlagung aufgehoben wird und das Ventil sich in Abhängigkeit
von dem Innendruck im Kessel, der auf das Ventil einwirkt, öffnen kann.
-
Ein Stößel 43 ist in dem Gehäuse 21 gegenüber der Knickstelle des
Kniegelenks gelagert. Der Stößel ist so bemessen und angeordnet, daß er bei Betätigung
die Knickstelle des Kniegelenks über die Mittelstellung in ihre Ausgangslage zurückdrückt,
wobei das Verschlußstück 11 für einen erneuten Arbeitseinsatz vorbereitet wird.
Dieser Stößel 43 kann durch einen geeigneten Hebel 44 betätigt werden, der an dem
überdrucksicherheitsventil gelagert ist.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 2 erstreckt sich der
Ventilstößel 113 durch die Federkammer 114 und die Druckfeder 115 nach oben
und sitzt verschiebbar in der Bohrung einer Federauflagescheibe 116. Diese Auflagescheibe
116 weist eine zentrale konische Ausnehmung 117 an ihrer oberen Fläche auf, die
den Ventilstößel 113 umschließt. In die obere Seite der Federkammer 114 ist
eine Gewindehülse 118 eingeschraubt, über die eine Arretiermutter 119 aufgeschraubt
ist. Die Gewindehülse 118 weist ferner an ihrer Innenseite eine nach unten zeigende
Schulter 120 auf. Eine Hohlstange 121 ist in der Gewindehülse 118 verschiebbar gelagert
und besitzt eine nach oben zeigende Schulter, die in Anlage mit der Schulter 120
steht. Die Hohlstange 121 besitzt ferner an ihrem unteren Abschnitt eine zylindrische
axiale Ausnehung 122, die mit dem Ventilstößel 113 fluchtet und so bemessen ist,
daß sie den Stößel aufnimmt und führt. Die Bewegung der Hohlstange 121 ist durch
die Arretiermuttern 121 a begrenzt.
-
Das obere Ende der Hohlstange 121 ist am unteren Arm 123 des Kniegelenks
beweglich befestigt. Der obere Arm 124 des Kniegelenks ist mit der Stange 125 beweglich
verbunden, die sich durch eine Kammer 126 nach oben erstreckt, die ihrerseits eine
Steuerfeder 127 aufnimmt. Diese Steuerfeder liegt mit ihrem unteren Ende auf einem
Flansch 128 und wird durch eine Gewindebuchse 129 in zusammengedrücktem Zustand
gehalten, die in die Oberseite der Kammer 126 eingeschraubt ist. Ein Steuerkolben
131 ist, wie bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel, durch den Druck
aus dem Kessel 7 (vgl. F i g. 1) betätigbar, und ein von Hand betätigbarer Stößel
132 kann, falls erwünscht, das Kniegelenk in seine Ausgangslage zurückführen.
-
Bei dieser Ausführungsform kann die ursprüngliche Federbeaufschlagung
des Ventils durch die Druckfeder 115 mittels der Gewindehülse 118 eingestellt werden,
um die Einbauhöhe der Auflagescheibe 116 festzulegen und infolge davon den anfänglichen
Druck der Feder 115. Diese anfängliche Einstellung, d. h. die anfängliche Beaufschlagung,
ist daher unabhängig von dem Kniegelenk und stellt eine Sicherheitsvorkehrung dar.
-
Wenn sich der Druck im Kessel dem Einstellwert der Druckfeder 115
nähert, beginnen sich die Kniegelenke zu strecken, wobei die Steuerfeder 127 eine
zusätzliche Kraft auf die Hohlstange 121 ausübt und diese zur ursprünglichen Druckeinstellung
hinzukommende Kraft eine zusätzliche Beaufschlagung des Verschlußstücks darstellt.
Das Verschlußstück wird nur bei einem vorgewählten Öffnungsdruck entlastet, indem
das Kniegelenk, wie bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, durchgeknickt
wird.
-
Die eine Mutter 121 a ist auf der Hohlstange 121 verstellbar angeordnet,
um die Abwärtsbewegung der Hohlstange 121 und damit den Anteil der Kraft der
Steuerfeder
127 zu begrenzen, der zu der Kraft der Druckfeder 115 hinzukommt. Eine weitere Mutter
dient dazu, die Mutter 121 a in Einstellage zu arretieren. Die Kammer 126 ist in
der Höhe verstellbar, wodurch der anfängliche Kniegelenkwinkel richtig eingestellt
werden kann, der sich dadurch ändern könnte, daß die Hohlstange 121 vermittels der
Gewindehülse 118 in unterschiedliche Höhen gebracht wird.
-
Es kann auch eine entgegenwirkende Steuerkolben-Zylinder-Anordnung
verwendet werden, da das Kniegelenk symmetrisch ist. An Stelle des Rückstellhebels
ist dann ein passender Ein- und Auslaß an jedem Zylinder für das Druckmedium aus
dem Kessel erforderlich.
-
Es wird ferner bemerkt, daß sich der Steuerkolben anfänglich in einer
neutralen Stellung in der Zylinderbohrung befindet, wenn er antriebsmäßig mit der
Knickstelle des Kniegelenks in Verbindung steht. Der Zylinder ist so lang, daß eine
Hin- und Herbewegung des Steuerkolbens aus seiner neutralen Stellung heraus möglich
ist. Das Überdrucksicherheitsventil kann sich zuverlässig für den Fall öffnen, daß
ein Druckabfall in dem Zylinder auftritt, denn das Kniegelenk ist so weit zusammenknickbar,
daß sich der Steuerkolben ungehindert in den Raum 34 des Zylinders bewegen kann.
-
Es wird schließlich bemerkt, daß bei beiden Ausführungsformen gemäß
der Erfindung das Kniegelenk nicht fest an dem Steuerkolben angebracht ist und der
Steuerkolben an der Knickstelle des Kniegelenks nur anliegt, so daß sich das Kniegelenk
unabhängig von dem Steuerkolben bewegen kann. Dies steilt eine Vorsichtsmaßnahme
für den Fall dar, daß sich der Steuerkolben in dem Zylinder nicht bewegen kann.